一种可180°全面照射的激光植物灯及其应用方法与流程

本发明涉及植物灯设备领域，具体是一种可180°全面照射的激光植物灯及其应用方法。

背景技术：

光合作用是植物生长最重要的生命活动，对应农作物而言其强度大小决定植物产量。植物在生长过程中对获取的太阳光进行选择吸收，其不同植物不同部位对光的需求不同。

激光植物生长灯是一种新型植物生长补光灯，植物灯的波长非常适合植物生长、开花、结果。光信号携带频率信息和能量信息，光信号与植物中光敏色素和隐花色素蛋白相互作用的结果对植物的生长起促进作用，蓝色光能促进绿叶生长；红色光有助于开花结果和延长花期。

植物生长灯通过配比合适植物所需光谱的红蓝配比光促进其生长，可以增加产量，并且还可以改变其营养结构，减少病虫害、降低农业化学产品的使用率，从而提高食品的安全性，降低环境污染，提高农作物的品质。而现有技术中出现的激光灯扫描面积小，远处植物补光小，或者设计较为复杂，对于普通农民推广较难。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种可180°全面照射的激光植物灯及其应用方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种可180°全面照射的激光植物灯，包括云台，所述云台外接驱动电源，所述云台的驱动端通过驱动转轴安装有球形模具，所述球形模具的后壳体上设置有散热板，所述球形模具的球面上等角度安装有若干道激光发射装置，所述激光发射装置包括外壳，所述外壳内腔安装有激光器，所述激光器的发光侧依次安装有倍频晶体和合频晶体，所述外壳开口处安装有激光腔镜片，所述外壳内腔还安装有扩束器，所述扩束器设置于激光腔镜片的内腔，所述倍频晶体和合频晶体设置于扩束器的入光侧。

本发明还公布一种可180°全面照射的激光植物灯的应用方法，包括以下步骤：

步骤一、首先组装激光器并在扩束器上涂覆荧光粉，获得对应波长的荧光；

步骤二、将激光器与扩束器安装在具有云台的球形弧面上，固化得到封装好的激光植物灯，并且通过单片机设定程序控制模块电路实现红蓝光交替或者同时对植物进行补光，再通过转动云台和球形模具实现180°旋转，扩大光照范围；

步骤三、将激光增益晶体与激光器固定连接，激光器泵浦激光增益晶体，产生1318nm-1440nm激光振荡；激光增益晶体的一端放置有倍频晶体，另一端放置有合频晶体；倍频晶体的输出端放置有第一激光腔镜片，合频晶体的输出端放置有第二激光腔镜片；倍频晶体对激光增益晶体产生的激光进行倍频，实现620～690nm波段的红光；合频晶体对剩余的近红外光和红光进行合频，实现440～480nm波段的蓝光，进而第一激光腔镜片输出红光，第二激光腔镜片输出蓝光，红光和蓝光从两个激光腔镜片分别输出；

步骤四、将第一扩束器放置在第一激光腔镜片的输出端，放大第一激光腔镜片输出的红光；第二扩束器放置在第二激光腔镜片的输出端，放大第二激光腔镜片输出的蓝光，以扩大光照范围。

作为本发明进一步的方案：第一激光腔镜片为hr@1318nm～1440nm&ht@609～720nm镀膜的激光腔镜片，第二激光腔镜片为hr@1318nm～1440nm&ht@439～480nm镀膜的激光腔镜片。

作为本发明进一步的方案：激光增益晶体为掺钕钇铝石榴石激光增益晶体。

作为本发明进一步的方案：激光器为半导体激光器、光纤激光器或全固态激光器，激光器的输出波长为808nm或880nm。

作为本发明进一步的方案：倍频晶体为啁啾结构的准位相匹配铌酸锂晶体、准位相匹配鉭酸锂晶体或准位相匹配磷酸氧钛钾晶体，倍频晶体的倍频波长为1318nm～1440nm。

作为本发明进一步的方案：合频晶体为啁啾结构的准位相匹配铌酸锂晶体、准位相匹配鉭酸锂晶体和准位相匹配磷酸氧钛钾晶体中的一种，合频晶体的合频波长为1318nm～1440nm&609～720nm。

作为本发明再进一步的方案：可通过电路设置获得单色激光进一步补光，扩束器上涂覆的荧光粉是蓝色荧光粉和红色荧光粉，蓝色荧光粉的波长为450-460nm，红色荧光粉的波长为650-660nm。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过驱动电源来控制封装模块的电路，具体途径为利用单片机实现，实现了激光植物灯的出光可以自己编程来定义。在通电情况下，可以输出紫、红两色激光，光信号与植物中光敏色素和隐花色素蛋白相互作用的结果对植物的生长起促进作用，蓝色光能促进绿叶生长；红色光有助于开花结果和延长花期。同时可以增加产量，缩短生长周期并且还可以改变其营养结构，减少病虫害、降低农业化学产品的使用率，从而提高食品的安全性，降低环境污染，提高农作物的品质。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，以示出符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。同时，这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的俯视结构图；

图3为本发明的激光器结构图；

图中：1-云台、2-驱动电源、3-散热板、4-激光发射装置、5-球形模具、11-激光器、12-倍频晶体、13-合频晶体、14-外壳、15-扩束器、16-激光腔镜片。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或同种要素。

显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1、图2和图3，一种可180°全面照射的激光植物灯，包括云台1，所述云台1外接驱动电源2，所述云台1的驱动端通过驱动转轴安装有球形模具5，所述球形模具5的后壳体上设置有散热板3，所述球形模具5的球面上等角度安装有若干道激光发射装置4，所述激光发射装置4包括外壳14，所述外壳14内腔安装有激光器11，所述激光器11的发光侧依次安装有倍频晶体12和合频晶体13，所述外壳14开口处安装有激光腔镜片16，所述外壳14内腔还安装有扩束器15，所述扩束器15设置于激光腔镜片16的内腔，所述倍频晶体12和合频晶体13设置于扩束器15的入光侧。

本申请中驱动电源2作为云台1的动力端，云台1带动球形模具5运作，从而带动球形模具5球面上的激光发射装置4转动，实现180°全面照射。激光器11为本申请的发光源，倍频晶体12和合频晶体13用于调整输出光线的波长，扩束器15用于放大输出光线，扩大光照范围。

对于上述作业设备，本申请还公布一种可180°全面照射的激光植物灯的应用方法，用于对本申请的作业方式进行阐述说明，包括以下步骤：

步骤一、首先组装激光器11并在扩束器15上涂覆荧光粉，获得对应波长的荧光；

步骤二、将激光器11与扩束器15安装在具有云台1的球形弧面上，固化得到封装好的激光植物灯，并且通过单片机设定程序控制模块电路实现红蓝光交替或者同时对植物进行补光，再通过转动云台1和球形模具5实现180°旋转，扩大光照范围；

步骤三、将激光增益晶体与激光器11固定连接，激光器为半导体激光器、光纤激光器或全固态激光器，激光器的输出波长为808nm或880nm，激光增益晶体为掺钕钇铝石榴石激光增益晶体，产生1318nm-1440nm激光振荡；激光增益晶体的一端放置有倍频晶体12，倍频晶体12为啁啾结构的准位相匹配铌酸锂晶体、准位相匹配鉭酸锂晶体或准位相匹配磷酸氧钛钾晶体，倍频晶体的倍频波长为1318nm～1440nm；另一端放置有合频晶体13，合频晶体13为啁啾结构的准位相匹配铌酸锂晶体、准位相匹配鉭酸锂晶体和准位相匹配磷酸氧钛钾晶体中的一种，合频晶体的合频波长为1318nm～1440nm&609～720nm；

倍频晶体12的输出端放置有第一激光腔镜片，第一激光腔镜片为hr@1318nm～1440nm&ht@609～720nm镀膜的激光腔镜片；合频晶体13的输出端放置有第二激光腔镜片第二激光腔镜片为hr@1318nm～1440nm&ht@439～480nm镀膜的激光腔镜片；

倍频晶体12对激光增益晶体产生的激光进行倍频，实现620～690nm波段的红光；合频晶体13对剩余的近红外光和红光进行合频，实现440～480nm波段的蓝光，第一激光腔镜片输出红光，第二激光腔镜片输出蓝光，红光和蓝光从两个激光腔镜片分别输出；

步骤四、将第一扩束器放置在第一激光腔镜片的输出端，放大第一激光腔镜片输出的红光；第二扩束器放置在第二激光腔镜片的输出端，放大第二激光腔镜片输出的蓝光，以扩大光照范围。

针对上述作业结构及相应的作业方法，本申请通过以下四个实施例进行补充说明，

实施例1：扩束器上涂覆荧光粉，可通过电路设置获得单色激光进一步补光，所述荧光粉是蓝色荧光粉和红色荧光粉，蓝色荧光粉的波长为450-460nm，红色荧光粉的波长为650-660nm。驱动电源5控制植物灯通电，从而使得整个激光植物灯发蓝光、红光。上述激光植物灯主要是用在给植物补光，因为发光波段为最适促进植物生长的波段。

实施例2：驱动电源2通过控制部分激光器发光，从而使得整个激光植物灯展现为单色激光植物灯，上述全光谱植物灯主要是用在植物生长状态不同，需要针对植物进行特征补光，成长阶段出现植株较为纤细，补蓝光，开花期和结果期为促进结果实，补红光，通过开关调控调节植物不同时期针对性补光。

实施例3：驱动电源通过控制部分紫光芯片发光，从而使得整个全光谱植物灯展现为两种不同的发光形态，只发蓝光和绿光，或者只发黄光和红光。上述全光谱植物灯主要是用在夜间给植物补光，通过电源智能调控，针对植物发芽后植物的生长过程中通过蓝绿混合光加强植物茎叶和存储养分，加速生长；通过黄红光刺激植物开发期和结果期的生长速度。

实施例4：对所用荧光粉进行比例调试探讨其最佳发光以及补光效果，配制不同红蓝光量子通量比的灯具共七组，比例分别为2.3:1，3.0:1，4.1:1，6.1:1，7.2:1，8.4:1，9.3:1，光量子通量密度为70μmol·m^-2·s^-1，并以白光为对照组（光量子通量密度为108μmol·m^-2·s^-1，其中蓝光16.25μmol·m^-2·s^-1，红光48.75μmol·m^-2·s^-1）。

本实施例的实验材料为豌豆，将环境控制在适宜豌豆生长的条件。收获处理后，随着红光增多，豌豆茎长不断增长，当r/b为9.3时，茎长达到最大；豌豆的干重也随着红光增多不断增大，r/b为9.3时达到最大；当红蓝光子比为7.2时，叶绿素含量最高。得出结论为红光会促进植物茎的伸长和干物质的积累，蓝光则会促进植物长叶。

本发明通过驱动电源来控制封装模块的电路，具体途径为利用单片机实现，实现了激光植物灯的出光可以自己编程来定义。在通电情况下，可以输出紫、红两色激光，光信号与植物中光敏色素和隐花色素蛋白相互作用的结果对植物的生长起促进作用，蓝色光能促进绿叶生长；红色光有助于开花结果和延长花期。同时可以增加产量，缩短生长周期并且还可以改变其营养结构，减少病虫害、降低农业化学产品的使用率，从而提高食品的安全性，降低环境污染，提高农作物的品质。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。